Пояснения к работе

Состав снежного покрова может служить интегральным показателем регионального загрязнения атмосферы. Снежный покров на земной поверх-ности – важная деталь, определяющая хозяйственную деятельность человека, особенно в северном полушарии. Наиболее характерны нарушения вблизи городов, в сфере воздействия промышленности. Именно благодаря искус-ственной загрязненности снега ранней весной города совместно с природными загрязненными землями проявляются темными пятнами на фоне чистых снегов.

Загрязненность снежного покрова в зоне влияния города – лишь малая часть мощного локального воздействия урбанизации на окружающую среду. Но и эту деталь надо знать, чтобы воспроизвести общую картину последствий урбанизации.

Исследования загрязненности снежного покрова в нашей стране начаты в Государственном гидрологическом институте в 1974г. В сфере антропоген-ного воздействия возможны следующие пути загрязнения снежного покрова:

- ветровой перенос и осаждение из воздуха твердых пылевых частиц и сажи (механическое загрязнение);

- вымывание осадками и осаждение из атмосферы аэрозольных загряз-няющих веществ - взвешенных в газообразной среде, твердых (дым) и жидких (туман) частиц;

- растворение осадками находящихся в атмосфере газообразных загряз-няющих веществ и осаждение их на снежный покров с твердыми и жидкими атмосферными осадками (химическое загрязнение);

- газовый обмен между снежным покровом и воздухом в приземном слое атмосферы (химическое загрязнение);

- загрязнение снежного покрова путем посыпания песком и солью (механическое и химическое загрязнение).

Попадающие таким образом в снежный покров первичные загрязняю-щие вещества могут преобразовываться путем химического разложения или взаимодействия во вторичные загрязняющие вещества.

Оценка загрязнения окружающей среды по количеству примесей в снежном покрове является широко используемым во всем мире приемом проведения мониторинга окружающей среды. Подобные исследования осу-ществляются во многих странах, в частности в Финляндии, и позволяют полу-чить четкую картину экологической обстановки на значительных территориях в течение ряда лет. Такие исследования могут включать оценку степени запыленности воздуха, загрязнения тяжелыми металлами, нитратами, хлоридами, органическими веществами и т.п. и представляют собой основу для осуществления рекриационных мер по восстановлению экологического благополучия природы, общества, человека. В связи с этим результаты обследования ближайшего жилого квартала по степени загрязнения снежного покрова имеют важное практическое значение и предоставляют учащимся первое знакомство с такого рода исследованиями в области экологии.

Работы в сети наблюдений за загрязнением природной среды на основе снегомерной съемки (на станциях наблюдения за загрязнением снега – СНЗС) выполняются по программам двух видов.

Программа первого вида выполняется в централизованных лаборато-риях, где измеряют:

1) кислотность (рН)

2) электропроводность

3) концентрацию водорастворимых соединений – сульфатов, нитратов, хлоридов, аммония, калия, натрия, магния, кальция, тяжелых металлов, ПАВ и специфических соединений, устанавливаемых Роскомгидрометом.

Программа второго вида (изучение водорастворимых загрязняющих веществ) выполняется на всех станциях СНЗС.

Для определения концентрации загрязняющих веществ в водных пробах снежного покрова рекомендуются методики, используемые при анализе водных проб.

Снежный покров отражает загрязнение атмосферы и поэтому по нему воз-можно определение и основных загрязняющих веществ в атмосферном возду-хе, а именно:

- пыль (взвешенные вещества)

- диоксид серы (в форме сульфатов)

- диоксид и оксид азота (в форме нитратов)

- оксид углерода,

а также различных специфических веществ, выбрасываемых отдельными пред-

приятиями, производствами и цехами.

Помимо перечисленных веществ, в обязательный перечень контролиру-емых веществ в городе включаются:

- формальдегид и соединения свинца (как загрязнения автотран- спорта);

- металлы (в городах с предприятиями черной и цветной металлургии);

- бенз(а)пирен;

- пестициды (в городах, расположенных вблизи крупных сельскохозяй-ственных территорий).

При выполнении данной работы решаются следующие задачи:

1.Установление количества механических примесей в снеге (запы-

ленности местности).

2.Определение рН талого снега,

3.Оценка количества органических примесей в снеге.

4.Оценка содержания ионов хлора на обследуемой территории.

5.Определение содержания ионов кальция и магния на выбранной терри-

тории.

6.Оценка содержания в снеге сульфатов.

7.Определение содержания нитратов.

8.Составление схемы распределения загрязнения на территории района и

оценка по результатам исследования степени экологического риска.

Порядок выполнения работы

1.Перед началом исследования составляют общую схему обследуемой территории с указанием выбранных мест отбора снега, основных зданий и сооружений и их назначения. Мест отбора проб должно быть не менее 10.

2.Ориентируясь по схеме, отбирают образцы снега в выбранных местах на площадках не менее 1 м². Количество снега должно составлять свыше 600 – 800г. В качестве емкостей для сбора снега удобно пользоваться полиэтилено-выми бутылями на 1,5–2л из под питьевой воды, для чего у них срезают ножницами верхнюю суживающуюся часть (снег в емкости должен быть плотно утрамбован). Каждая емкость должна иметь бирку со следующей информацией: номер в соответствии с местом отбора проб снега, дату и время отбора, фамилию производившего отбор.

Для таяния снега собранные образцы оставляют при комнатной темпера-

туре до следующего занятия. В день сбора образцов снега необходимо приготовить к следующему занятию складчатые фильтры, плоскодонные колбы и химические воронки. Каждый складчатый фильтр взвешивают на аналитических весах. Вес бумажного фильтра и номер пробы записывают на краю фильтра карандашом. Параллельно нумеруют плоскодонные колбы в соответствии с номерами проб.

3.Определение запыленности территории. После того как снег растаял, его фильтруют через предварительно взвешенный фильтр, перенося осадок количественно на фильтр, для чего используют профильтрованный раствор талого снега. Измеряют объем талого снега. Измеряют объем талого снега каждой пробы. Бумажные фильтры помещают в сушильный шкаф, нагретый до температуры 60-80 ^оС, или оставляют при комнатной температуре до следующего дня. После высушивания фильтры взвешивают и определяют массу осадка. Поскольку объем талого снега во всех образцах разный, то, для того чтобы можно было провести сравнительную оценку запыленности территории, каждую величину пересчитывают на 1 л (кг) талого снега:

Количество пыли на кг снега = Масса осадка • 1000/объем талого снега.

4.Определение рН талого снега. В работе используют индикаторную бумагу (интервал рН 1–14) или рН – метр; рН талого снега необходимо опреде-лить во время фильтрования.

5.Оценка количества органических примесей в снеге. Количество ор-ганических примесей можно определить, пока происходит фильтрование талого снега. Это значение оценивают по величине поглощения светового потока органическими веществами при 364 нм, которое происходит в соответствии с законом Бугера – Ламберта – Бера

D=lgI_о/I_с=е^.С^.l, (2.1)

где D – оптическая плотность раствора; I_о – интенсивность света, падаю-

щего на раствор; I_с – интенсивность света, прошедшего через раствор;

е – молярный коэффициент светопогашения; С – концентрация раство-

ренного вещества, г – моль/л; l – толщина слоя раствора (толщина кюве-

ты), см.

Данное исследование проводят при помощи фотоколориметра типа КФК-2, принцип работы которого следующий. Колориметр имеет два кюветных отделения: одно для исследуемого раствора, другое – для растворителя. Первоначально в кюветное отделения помещают дистиллированную воду и «зануляют» прибор (величина поглощения на регистрирующем устройстве должна быть равна нулю), благодаря чему при изменении величины поглощения светового потока исследуемым раствором поглощение самой воды автоматически вычитается, а регистрируемое значение соответствует только поглощению органических веществ.

6. Качественное определение ионов хлора. Метод основан на осаждении хлорида серебра:

АgNOз + Сl^- = Аg Сl + N0₃^- (2.2)

В пробирку наливают 5 мл пробы профильтрованного талого снега и до-бавляют 3 капли 10%-ного раствора азотнокислого серебра. Примерное содержание хлорид – иона определяют по внешнему виду осадка:

- опалесцирующий (слабая муть) – содержание Сl^- 1–10 мг/л;

- сильная муть – содержание Сl^- 10– 50 мг/л;

- хлопья, осаждающиеся не сразу, – содержание Сl^- 50–100 мг/л;

- белый объемный осадок – содержание Сl^- более 100 мг/л.

7.Определение общей жесткости в пробах снега и в пробах воды. Метод представляет собой комплексонометрическое титрование и основан на вытес-

нении эриохрома черного Т из комплекса с ионами кальция и магния этилендиаминтетрауксусной кислотой (трилон Б) – процесс, сопровождающий-ся изменением цвета раствора с фиолетового на голубой.

Эриохром черный Т – представляет собой азокраситель, обладающий сопряженной системой двойных связей, обеспечивающей окраску исследуемой

воды (голубой цвет при рН более 8). С ионами кальция и магния это соедине-ние образует комплекс розово – фиолетового цвета.

Трилон Б – наиболее сильный из известных в настоящее время комп-лексообразователей. Количество ионов кальция и магния, находящихся в связанном состоянии определяют титрованием раствором комплекса с эриохромом черным Т раствором трилона Б известной концентрации. Поскольку трилон Б являеся более сильным комплексобразователем по сравнению с эрихромом черным Т, то последний вытесняется из комплекса с металлами, и в точке эквивалентности розовая окраска комплекса исчезает, появляется голубое окрашивание, соответствующее раствору свободного эриохрома черного Т.

7.1.Приготовление растворов. Для приготовления аммиачного буферного раствора (рН = 11), около 10 гхлористого аммония растворяют в мерной колбе в дистиллированнойводе, добавляют 50 мл 25% – ного раствора аммиака и доводят до 500 млдистиллированной водой. Буфер хранят в темноте в плотно закрытойколбе.

Для приготовления 0,05 М раствора трилона Б 9,31 г трилона Б раст-

воряют в мерной колбе в дистиллированной воде и доводят до 1 л. Если раствор мутный, его фильтруют. Раствор хранят в холодильнике в плотно закрытой таре; устойчив в течение нескольких месяцев.

Для приготовления индикатора растирают в фарфоровой ступке 0,5 г эриохрома с 50 г поваренной соли до равномерного распределения азокрасителя. Реактив хранят в темной плотно закрывающейся таре.

7.2.Проведение определения. Отбирают 10 мл анализируемой воды в плоскодонную колбу на 100мл, добавляют 1–2 мл аммиачного буфера с рН = 8 и на кончике шпателякраситель эриохром до получения светло-розового окрашивания и титруют 0,05 М раствором трилона Б до появления голубого цвета раствора. Жесткость воды G в мг/л рассчитывают по формуле

G=0,05^.1000V/10, [ мг–экв/л ] (2.3)

где 0,05 – молярность трилона Б; V – объем трилона Б, пошедший на

титрование, мл; 1000 – коэффициент пересчета в л; 10 – объем пробы

воды, взятой на анализ, мл.

8. Колориметрический метод определения нитратов с салициловокис-

лым натрием. Метод основан на реакции нитратов с салициловокислым натриемв присутствии серной кислоты с образованием соли нитросалициловойкислоты, окрашенной в желтый цвет.

8.1Приготовление растворов. Для приготовления 0,5% –ного раствора салициловокислого натрия0,5 г салициловогокислого натрия растворяют в мерной колбе в 100 млдистиллированной воды.

10н раствор едкого натрия готовят растворением в мерной колбе 400 г едкого натра в 1 л дистиллированной воды.

Для приготовления раствора виннокислого калия-натрия 30 г калия-натрия виннокислого растворяют в 70 мл дистиллированной воды.

Для приготовления гликолевого реактива смешивают в мерной колбе

один объем 5%-ного водного раствора хлористого бария с тремя объемами этиленгликоля и тремя объемами 96%-ного этанола. Добавляют разбавленную соляную кислоту (1:1) до рН = 2,5–2,8 и оставляют раствор на 1–2 суток. Раствор устойчив в течение 3–6 месяцев.

8.2.Проведение определения. К 5 мл талого снега после фильтрования добавляют 1–2 капли соляной кислоты (1:1), 5 мл гликолевого реагента и тщательно перемешивают. Через 30 мин измеряют оптическую плотность полу-

ченного раствора на фотоэлектроколориметре или спектрофотометре в кюветах толщиной 20 мм при X = 364 нм. В качестве раствора сравнения используют исследуемую пробу с добавлением гликолевого реагента, приготовленного без хлорида бария. Содержание сульфатов находят по калибровочной кривой (в работе желательно пользоваться готовой предварительно полученной калибровочной кривой).

8.3. Построение калибровочного графика. Для построения калибровочно-

го графика в мерные колбы на 50 мл вносят 0; 0,1; 0,2; 0,4 0,6; 1,0; 1,4; 2,0 мл стандартного раствора сульфата калия (0,5 мг в 1 мл) и доводят объем раствора

до метки дистиллированной водой. Полученные растворы соответствуют

концентрациям сульфат–иона 0; 1; 2; 4; 6; 10; 14; 20 мг/л. Отмеривают по 5 мл из каждого раствора в мерные цилиндры на 10 мл и добавляют по 1– 2 капли разбавленной соляной кислоты (1:1) и 5 мл гликолевого реагента, перемешивают и через 30 мин измеряют оптическую плотность полученных растворов, по значениям которой строят калибровочный график. Оптимальные интервалы концентраций для турбидиметрического определения сульфат–иона находится в интервале 2– 25 мг/л.

9.Обработка и оформление результатов исследования. Все результаты определений заносят в таблицу:

№	Объём талого снега, мл	Масса пыли, г/л	Величина поглоще- ния орга- нических примесей D364	Жесткость талого снега, мг–экв./л	Содержа- ние сульфат– ионов, мг/л	Содержа- ние хлорид– ионов, мг/л	Содержа- ние нитрат– ионов, мг/л

В выводах по проведенной работе должно быть отражено:

1) определение наибольшего экологического риска в одной из точек

обследования;

2) объяснение, откуда появилось загрязнение в том или ином пункте

отбора проб сульфатами, ионами хлора, органическими веществами,

ионами кальция и магния, нитратами;

3) выявление наиболее экологически благоприятных зон.

Контрольные вопросы

1. Почему фильтрование осуществляют через складчатый фильтр?

2. В чем заключается принцип комплексонометрического определения

жесткости воды?

3. Каковы характерные реакции на ионы хлора и сульфат–ионы?

4. На чем основан метод турбидиметрического анализа сульфат–иона?

5. Что такое общая жесткость?

6. В каких единицах измеряется жесткость воды?

7. Объяснить изменение цвета раствора воды при титровании пробы

раствором трилона Б.

Лабораторная работа №3

Определение засоленности почв городских улиц по

сухому остатку почвенной вытяжки

Цель работы: мониторинг качественных показателей почвы.

Оборудование и реактивы:

1) весы технические или аналитические;

2) колбы на 500 мл;

3) воронки;

4) стеклянные палочки;

5) ступки;

6) сито с ячейкой 1 мм;

7) чашки для выпаривания;

8) водяная баня;

9) фильтры;

10) сушильный шкаф;

11) дистиллированная вода, не содержащая СО₂.

12) весы с разновесами;

13) колбы на 200 и 100 мл;

14) пробирки;

15) 10% и 37% – ная соляная кислота;

16) конц. азотная кислота;

17) азотокислое серебро;

18) 20% – ный раствор хлористого бария,

19) раствор дифениламина в серной кислоте;

20) 4% – ный раствор щавелевокислого аммония.

Дата добавления: 2014-12-07